Автономный беспилотный корабль — HiSoUR История культуры

Автономный беспилотный корабль (ASDS) представляет собой океанское судно, выведенное из палубной баржи, оснащенной двигателями для хранения и большой посадочной платформой. Строительство таких кораблей было поручено аэрокосмической компанией SpaceX, чтобы обеспечить восстановление первых этапов ракеты в море для высокоскоростных миссий, которые несут достаточное количество топлива, чтобы вернуться на стартовую площадку после чердачного космического корабля на орбитальную траекторию.

SpaceX имеет два действующих беспилотных корабля и третий строит в начале 2018 года. Просто прочтите инструкции, которые действуют в Тихом океане для запуска из Ванденберга; Конечно, я все еще люблю тебя, работаю в Атлантике для запуска с мыса Канаверал. Недостаток Gravitas строится. По состоянию на 7 августа 2018 года 23 рейса Falcon 9 пытались приземлиться на беспилотном корабле, причем 17 из них были успешными.

Суда ASDS являются ключевым компонентом программы разработки системы запуска многоразового использования SpaceX, целью которой является значительно снизить стоимость услуг космического запуска за счет «полного и быстрого повторного использования». Любые полеты, идущие на геостационарную орбиту или превышающие скорость вылета, потребуют посадки на море, охватывающей около половины миссий SpaceX.

Цель
SpaceX хочет разработать и протестировать повторное использование своей ракеты Falcon 9. По словам основателя компании Элона Маска, полностью используемые многоразовые ракеты могут снизить стоимость запуска околоземной орбиты в 100 раз. Цель состоит в том, чтобы сначала первый ракетный этап приземлился около стартовой площадки, чтобы затем получить возможность заправки.

Первый этап ракеты Falcon 9, помимо конструкции и резервуаров для ракетного керосина и жидкого кислорода, датчиков и управляющей электроники для запуска девяти ракетных двигателей собственной разработки SpaceX в Меррине. Второй этап нынешнего 2014 Falcon 9, однако, питается только от ракетного двигателя Merlin. Благодаря успешной разработке возможностей возврата первого уровня SpaceX уже может обеспечить примерно 90 процентов ткани Falcon 9 для дальнейших полетов.

Для достижения этой цели первые испытания на старте и посадке были проведены с помощью испытательной ракеты Grasshopper, переделанной первой ступени Falcon 9 с четырьмя неподвижными посадочными ногами и только одним ракетным двигателем. За этим последовали аналогичные тесты с Falcon 9 Reusable Development Vehicle 1, который был построен на первом этапе более крупного Falcon 9 v1.1. Ракета имела, как и 9 двигателей Мерлина, Falcon 9, а также была оснащена выдвижным шасси, а затем четыре решетчатых ребра для контроля.

В настоящее время посадочные испытания проводятся с регулярными первыми ракетами. Это происходит в ходе ракетной установки, которую SpaceX выполняет для НАСА или коммерческих клиентов. Первый этап ракеты Falcon 9 тормозится после отключения от собственного двигателя и падает, контролируется решеточными ребрами, управляемыми обратно на Землю. На месте посадки повторное обстрел управляемых двигателей позволит управлять посадкой, аналогичной посадке лунного модуля во время программы «Аполлон» на Луне.

Концепция, дизайн и эксплуатация корабля
Долгосрочная цель SpaceX — вернуть обе стадии ракеты на место запуска. С использованием платформы посадки, плавающей в океане, на этапе испытаний техники избегалась опасность людей, о которой следует опасаться, если не произойдет контролируемого возвращения по населенным землям. Основатель и генеральный директор SpaceX, Элон Муск, заранее оценил вероятность успеха первой попытки посадки на 50 процентов, в первый год тестирования с 80 процентами.

Поскольку этап посадочной ракеты с реактивным двигателем, направленным вниз, будет представлять значительный риск для экипажа платформы во время торможения, и можно ожидать, что платформа может погибнуть от сбоев до сбоев, платформа была выполнена беспилотной.

Первый автономный космический корабль-корабль получил Landedeck во время преобразования Marmac 300, длина которого составляет около 90 метров в длину и 50 метров в ширину. Кроме того, с тех пор он имеет емкость 15 000 кубических метров балластной воды, которая стабилизирует положение платформы.

Для Falcon 9 требуется посадочная площадка шириной около 22 метров, поэтому при размещении на плавучей платформе требуется очень точный контроль как ракеты, так и корабля. Таким образом, автономный корабль беспилотного корабля с четырьмя управляемыми дизельными двигателями является азимутальным двигателем (Portable Dynamic Positioning System) американской компании Thrustmaster. С помощью радиолокационной системы GPS она может автоматически сохранять свое положение от ветровых и водных течений. Даже в шторме посадочная площадка не должна отклоняться более чем на 3 метра от ее предполагаемого положения. Кроме того, судно не имеет собственного движения и буксируется к его месту.

После шторма, который нанёс серьезный ущерб, платформа была перестроена в марте и апреле 2015 года. Среди прочего, два блока тяги были заменены более сильными (теперь каждый около 1000 л.с.) и установили волнорезную стену.

история
В 2009 году генеральный директор SpaceX Элон Муск сформулировал амбиции для «создания сдвига парадигмы в традиционном подходе к повторному использованию ракетного оборудования».

В октябре 2014 года SpaceX публично объявила, что они заключили контракт с верфи Louisiana на строительство плавучей платформы для многоразовых космических ракет-носителей. Ранняя информация указала, что на платформе будет размещена посадочная площадка размером приблизительно от 90 до 50 метров (300 футов × 160 футов) и будет иметь возможность точного позиционирования, чтобы платформа могла удерживать свое место для посадки на стояночном корабле. 22 ноября 2014 года Муск выпустил фотографию «автономного космического корабля-дрона» вместе с дополнительными деталями его строительства и размера.

По состоянию на декабрь 2014 года первый беспилотный корабль, который использовался, баржа Marmac 300 McDonough Marine Service, базировался в Джексонвилле, штат Флорида, на северной оконечности круизного терминала JAXPORT (30.409144 ° N 81.582493 ° W), где SpaceX построил стенд для обеспечения безопасности этап Falcon во время операций после посадки. Стенд состоит из четырех конструкций шириной 15 000 фунтов (6800 кг), 107 дюймов (270 см) и 96,25 дюйма (244,5 см), прикрепленных болтами к бетонному основанию. Мобильный кран поднимет сцену с корабля и поместит его на подставку. Здесь будут выполняться такие задачи, как удаление или откидывание посадочных лапок до размещения сцены в горизонтальном положении для перевозки.

Место посадки ASDS для первого испытания посадки находилось в Атлантике примерно в 200 милях (320 км) к северо-востоку от места запуска на мысе Канаверал и в 165 милях (266 км) к юго-востоку от Чарльстона, Южная Каролина.

23 января 2015 года, во время ремонта корабля после неудачного первого теста, Муск объявил, что корабль должен был называться «Просто прочтите инструкцию», а корабль-сестра, запланированный для запуска западного побережья, будет называться «Конечно, я все еще люблю тебя». 29 января SpaceX выпустила управляемую фотографию корабля с именем, иллюстрирующим, как он будет выглядеть разрисован. Оба корабля названы в честь двух общих контактных подразделений, космических кораблей, которым управляют автономные искусственные интеллекты, которые появляются в «Игроке игр», романе культуры Иэна М. Бэнкса.

Первый Just Read the Instructions был уволен в мае 2015 года примерно через шесть месяцев после службы в Атлантике, и его обязанности были приняты «Конечно, я все еще люблю тебя». Бывший ASDS был изменен путем удаления расширений крыла, которые расширили поверхность баржи и оборудование (подруливающие устройства, камеры и средства связи), которые были добавлены для его установки как ASDS; эти предметы были сохранены для последующего повторного использования. В 2018 году SpaceX приступила к строительству третьей баржи «A Shortfall of Gravitas».

Активный парк ASDS
В начале 2015 года SpaceX арендовала две дополнительные баржи-баржи — Marmac 303 и Marmac 304 — и инициировала переоборудование для строительства двух дополнительных кораблей ASDS с автономной эксплуатацией, построенных на корпусах этих баржей Marmac.

Конечно, я все еще люблю тебя
Вторая баржа ASDS, «Конечно, я все еще люблю тебя» (OCISLY), была построена на верфи Louisiana с начала 2015 года с использованием другого корпуса Marmac 304 для обслуживания запусков на восточном побережье. Он был построен в качестве замены первого Just Read the Instructions и вступил в эксплуатацию службы Falcon 9 Flight 19 в конце июня 2015 года. По состоянию на июнь 2015 года его родным портом был Джексонвиль, штат Флорида, но после декабря 2015 года он был переведен на 160 миль (260 км) дальше на юг, в Порт-Канаверал.

Несмотря на то, что размеры корабля почти идентичны первым ASDS, были сделаны несколько усовершенствований, включая стальную стену, установленную между кормовыми контейнерами и посадочной палубой. Корабль был на месте для испытания первой посадки на миссии CRS-7, которая не была запущена 28 июня 2015 года.

8 апреля 2016 года первый этап, который запустил космический корабль Dragon CRS-8, впервые впервые приземлился на OCISLY, что также является первым приземлением корабля-самолёта.

В феврале 2018 года центральное ядро Falcon Heavy Test Flight взорвалось при ударе рядом с OCISLY, которое повредило два из четырех двигателей на беспилотном корабле. Два двигателя были удалены с баржи Marmac 303 для ремонта OCISLY.

Просто прочитайте инструкцию
Третья баржа ASDS, использующая корпус Marmac 303, была построена в 2015 году на верфи в Луизиане, а баржа проходила через Панамский канал в июне 2015 года с выдвижными крыльями в качестве груза на палубе, поскольку ASDS, когда она была полной, была слишком широкой пройти через канал.

Домашний порт для Marmac 303 — это порт Лос-Анджелеса, в морском исследовательском и бизнес-кампусе AltaSea в гавани Сан-Педро. Платформа для посадки и тендерные суда начали сгружаться там в июле 2015 года до начала строительства AltaSea, который запланирован на 2017 год.

SpaceX объявила, что Marmac 303 станет вторым ASDS, который будет называться Just Read the Instructions (JRtI) в январе 2016 года, незадолго до его первого использования в качестве платформы для посадки Falcon 9 Flight 21.

17 января 2016 года JRtI был впервые применен в попытке восстановить ускоритель первого этапа Falcon 9 из миссии Джейсона-3 из Ванденберга. Бустер успешно приземлился на палубу; однако цоколь блокировки не смог зацепиться за одну из ног, заставляя ракету опрокинуться, взрываясь при ударе с колодой. 14 января 2017 года SpaceX запустил Falcon 9 Flight 29 из Ванденберга и высадился на первом этапе в JRtI, который был расположен в Тихом океане около 370 км (230 миль), что сделало его первой успешной посадкой в Тихом океане.

В разработке
SpaceX начал строительство четвертой палубной баржи в начале 2018 года.

Недостаток Гравитас
Четвертая баржа ASDS была объявлена в стадии строительства в феврале 2018 года и станет второй активной ASDS на восточном побережье. Он будет отправлен в порт в Порт-Канаверал. Этот будущий одновременно ASDS, как и OCISLY, называется «Недостатком Gravitas» (ASoG) и, как и весь остальной флот, его название основано на именах, используемых в серии «Культура». Ожидается, что дробинг будет введен в эксплуатацию в середине 2019 года.

Характеристики
ASDS являются автономными судами, способными точно позиционировать, изначально заявляя, что они находятся в пределах 3 метров (9,8 фута) даже в условиях шторма, используя информацию о местоположении GPS и четыре асинхронных двигателя с дизельным двигателем. В дополнение к автономному режиму работы, корабли также могут быть телеэротически контролируемы.

Азимутальные двигатели — это двигатели с гидравлическим двигателем с модульными дизельными двигателями с гидравлическим приводом производства Thrustmaster, изготовителем морского оборудования в Техасе. Возвращающаяся ракета должна не только приземляться в пределах поверхности палубы, но также иметь дело с океанскими волнами и ошибками GPS.

SpaceX оснащает корабли разнообразными сенсорами и измерительными технологиями для сбора данных о повторных попытках и попытках посадки, включая коммерческие с полки GoPro-камеры.

В центре посадочных площадок ASDS находится круг, который охватывает стилизованный «X» SpaceX в точке посадки точки X-mark-the-spot.

Именование
Два имени ASDS, используемые до сих пор, просто прочтите инструкцию (JRtI), и, конечно, я все еще люблю вас (OCISLY), отдают дань уважения работам писателя поздней научной фантастики Яна М. Бэнкса, основываясь на его культовой вымышленной вселенной , И JRtI, и OCISLY — это имена огромных, разумных звездолетов, которые появились в романе «Игрок Игр». Третье имя, которое будет использоваться для четвертого ASDS, будет «Недостатком Gravitas» (ASoG), аналогичным образом взятым из Культурной среды Iain M. Banks. В серии «Культура» есть бегущая кляп на наличие некоторых звездолетов, которые включают «Гравитас» в их именах.

Просто прочтите инструкцию (Marmac 300)
Посадочная платформа верхней палубы первой баржи, названная Just Read the Instructions, составляла 52 м × 91 м (170 футов × 300 футов), а длина посадочных ног Falcon 9 v1.1 составляла 18 м (60 футов). Судно вышло в отставку в 2015 году.

Конечно, я все еще люблю тебя (Мармак 304)
Конечно, я все еще люблю. Вы были построены как переоборудование баржи Marmac 304 для высадок в Атлантическом океане. Его родстер находится в Порт-Канаверале, штат Флорида, с декабря 2015 года, после того, как в течение большей части 2015 года он был перенесен на порт в Джексонвилле.

Просто прочтите инструкцию (Marmac 303)
Просто прочитайте инструкцию, вторая баржа с таким названием, была построена как переоборудование баржи Marmac 303 в 2015 году для высадок в Тихом океане. Его родной порт — Порт Лос-Анджелеса, Калифорния.

Недостаток Gravitas (в стадии строительства)
Четвертый ASDS назван «Недостатком Gravitas», который будет построен на начало 2018 года, будет использоваться на восточном побережье для поддержки высоких скоростей полетов для Falcon 9 и тандемных приземлений океана для ускорителей боковой линии Falcon Heavy.

операция
Буксир используется для приведения ASDS в его океанское положение, а вспомогательный корабль стоит на некотором расстоянии от без экипажа ASDS. Судами, первоначально использовавшимися на восточном побережье, были Эльсбет III (буксир) и Go Quest (поддержка). После посадки техники и инженеры, как правило, садятся на платформу посадки, и запирают посадочные опоры ракеты, чтобы заблокировать транспортное средство на месте для транспортировки обратно в порт. Ракетная стадия закреплена на палубе беспилотного корабля со стальными удержаниями, прижатыми к ногам посадочных лапок. В июне 2017 года OCISLY начал развертываться с помощью робота, который едет под ракетой и захватывает удерживающие зажимы, расположенные снаружи от конструкции Falcon 9 после посадки. Поклонники называют робота «Оптимус Прайм» или «Roomba», последний из которых был превращен в backronym для »

Первые посадочные тесты
SpaceX использует этапы ракеты для испытаний, которые уже используются для коммерческих запусков спутников или для полетов на Международную космическую станцию (МКС) от имени НАСА. Они оплачиваются клиентскими ракетами, которые должны быть дополнительно оборудованы системой управления посадкой и убирающимися посадочными ногами. Впоследствии планируется заправлять наземную ракетную сцену на пробной основе и начать заново.

Уже в фартуке z. Например, в апреле и июле 2014 года SpaceX запустил две коммерческие спутниковые миссии, такие как, например, для Orbcomm, первый этап можно было высадить на экспериментальной основе контролируемым образом, но затем прямо на океан, где шаги исчезли.

Первым запуском ракеты стал пятый полет поставки SpaceX на МКС (SpaceX CRS-5), запланированный на 16 декабря 2014 года, но отложенный до 10 января 2015 года из-за проблем с двигателем.

Первая попытка: SpaceX CRS-5
На пятом полете на МКС был запущен Falcon 9 10 января 2015 года в 9:47 UTC и транспортировка грузового космического корабля Dragon на орбиту. Первый этап снова можно было вернуть обратно в атмосферу по назначению, а также дойти до десантного корабля. Ракетная сцена разбилась при посадке. По словам Элона Маска, на борту не было достаточного количества гидравлической жидкости на 10%, поэтому четыре решетчатых ребра, установленные на ракете, потеряли свою функцию стабилизации и управления. Посадочная площадка была слегка повреждена.

Корабль был размещен примерно в 320 милях к северо-востоку от места запуска военно-воздушной станции Кейп Канаверал на 30,8 градуса северной широты и 78,1 градуса западной долготы.

2-я попытка: запуск Обсерватории по исследованию космического пространства
11 февраля 2015 года SpaceX запустила ракету Falcon 9 от имени проекта USAA NASA и NOAA Deep Space Climate Observatory и хотела сделать вторую попытку посадки. Однако сильный шторм в зоне посадки не позволял использовать беспилотный корабль. Однако можно было управлять ракетой с отклонением всего лишь 10 метров от первоначально намеченного положения.

Третья попытка: SpaceX CRS-6
На шестом полете поставки на МКС Falcon 9 был запущен 14 апреля 2015 года в 20:10:41 UTC. Как и в первом тесте, первый этап дошел до автономного космического корабля с новым названием Just Read the Instructions. Однако первый шаг наступил наклонно после подхода, в котором она сильно пошатнулась к вертикали и потерпела крах.

4-я попытка: SpaceX CRS-7 (не удалось)
В седьмой полет поставки на МКС после планирования, разразившегося 28 июня 2015 года, использовался Falcon 9. Таким образом, попытка возвращения была опущена в первый раз во второй ASDS, конечно, я все еще люблю вас.

5-я попытка: Джейсон-3
17 января 2016 года последняя версия Falcon 9 версии 1.1 с спутником наблюдения Земли Jason 3 запущена на борту ВВС Ванденберг. Спутник был успешно доставлен на орбиту. Начальные параметры позволили бы в принципе перенести первый этап на стартовую площадку, но он не был предоставлен в срок для утверждения компетентным природоохранным органом для наземной посадки. Поэтому было запланировано высадка судна на Тихом океане. При посадке одна из четырех посадочных ножек сменилась, по-видимому, она не была заперта в открытом положении. Из-за отсутствия стабильности ракетная ступень опрокинулась на платформе посадки и была в значительной степени разрушена. Картинки показали, что блок двигателя остался на палубе.

6-я попытка: SES-9
Для запуска SES-9 4 марта 2016 года SpaceX был предсказан параметрами запуска очень низкой вероятностью успеха. В отличие от предыдущих попыток с двигателем, для замедления использовались три двигателя. Посадка потерпела неудачу, и я снова опустился, с отверстием в палубе и некоторыми обломками ракеты на палубе обратно в гавань.

7-я попытка: CRS-8
8 апреля 2016 года был запущен Falcon 9 для отправки миссии на МКС. Через 9 минут и 10 секунд после успешного старта, первый шаг продолжался вертикально. Конечно, я все еще люблю тебя. Впервые успешная и безопасная посадка первого этапа на беспилотном самолете космического корабля прошла успешно.

После успешной посадки на посадочную площадку была сброшена команда сварщиков, которая сварила складные опоры на стальной платформе, так что ракета почти 50 метров не опрокинулась в грубых морях.
Дальнейшие миссии
6 мая 2016 года: успешная посадка на ночь при запуске JCSAT-14, конечно, я все еще люблю тебя. Посадка была вызвана параметрами запуска с тремя двигателями.
27 мая 2016 года: дальнейшая успешная посадка первого этапа в начале Thaicom-8, конечно, я все еще люблю тебя. Посадка была вызвана параметрами запуска с тремя двигателями. На посадке были небольшие трудности. Зона смятия первой ступени Falcon 9 была использована с одной стороны, так что ракета опрокинулась на палубу. Видеозапись с камеры на Falcon 9 была выпущена.
15 июня 2016 года: Поражение первой ступени после запуска Eutelsat 117 West B / ABS 2A. Конечно, я все еще люблю вас. Посадка должна быть сделана снова с тремя двигателями, но благодаря уменьшенной мощности двигателя было тяжелое воздействие и разрушить сцену. Три двигателя пошли на максимальную мощность слишком рано, пока сцена не остановилась. Топливо погасло, затем ракета опрокинулась, потому что внешний двигатель был сначала поставлен под давлением, и упал с высоты приблизительно 20 метров на корабль Дрон.
14 января 2017 года: успешная посадка первого этапа при запуске Iridium Next 1 только для ознакомления с инструкциями. При торможении с 2000 до 1000 м / с перед входом в атмосферу были взорваны 3 двигателя, для приземления для достижения более медленного замедления, но только для одного двигателя.
23 июня 2017 года: Успешная посадка первого этапа в начале Болгарии «Сат-1», «Конечно, я все еще люблю тебя». Эта посадка была вызвана параметрами запуска с тремя двигателями. Это было также после успешного повторного использования первого этапа в начале SES-10, второго повторного использования первого этапа и, следовательно, второй посадки того же самого. Он был использован в миссии 14 января 2017 года, сделав его первым первым ярусом, который приземлился на обоих дроновых чипах.
25 июня 2017 года: успешная посадка на первом этапе при запуске Iridium Next 2 на Just Read the Instructions. При торможении с 2000 до 1000 м / с перед входом в атмосферу были взорваны 3 двигателя, для приземления для достижения более медленного замедления, но только для одного двигателя.
24 августа 2017 года: успешная посадка первого этапа в начале FORMOSAT-5 по простому ознакомлению с инструкциями.
9 октября 2017 года: успешная посадка первого этапа при запуске Iridium Next 3 на Just Read the Instructions.
11 октября 2017 года: успешная посадка первого этапа в начале SES-11 / EchoStar 105 «Конечно, я все еще люблю тебя».
30 октября 2017 года: Успешная посадка первого уровня в начале Кореасата 5А, конечно, я все еще люблю тебя.
6 февраля 2018 года: Крах центрального ядра первого сокола Тяжелый рядом с «Конечно, я все еще люблю тебя». Обломки центрального сердечника повредили части корабля Spaceport.

Первое успешное развертывание переработанного первого уровня: Миссия СЭС-10 30 марта 2017 года
С возобновленным первым этапом Falcon 9 миссии SpaceX CRS-8 8 апреля 2016 года удалось выполнить 30 марта 2017 года в миссии SES-10 как транспорт второго этапа, так и полезную нагрузку, спутник SITE- 10, в космос, а также новую посадку на одном из двух автономных космических кораблей SpaceX, курс I Love Love You в Атлантическом океане. Раньше запуск ракеты осуществлялся с пускового комплекса космического центра имени Кеннеди 39а.